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EnVision, Europe’s mission to Venus
La mission EnVision de l'ESA devrait être lancée vers Vénus en novembre 2031. Elle visera à fournir l'étude la plus complète à ce jour de la planète sœur de la Terre, afin de mieux comprendre son histoire, son activité actuelle et son climat.
L'objectif est d'élucider les nombreux mystères non résolus de la planète, allant de la composition de son intérieur et de l'éventuelle activité volcanique à sa surface, aux processus intrigants de son atmosphère, dominée par des gaz supposés provenir du volcanisme. En janvier 2024, l'ESA a officiellement approuvé la mission EnVision, permettant ainsi de poursuivre son développement.
VenSpec-H étudiera l'atmosphère de Vénus au-dessus et en-dessous de sa couche nuageuse épaisse
VenSpec-H est un spectromètre infrarouge à haute résolution embarqué à bord de la mission EnVision, développé sous la direction scientifique de la division Atmospherès planétaires de l’IASB. Il analysera l'atmosphère de Vénus, mesurant les gaz au-dessus de la couche nuageuse pendant la journée et sondant les couches plus profondes la nuit en utilisant les fenêtres de transparence infrarouge. Outre l'étude de la composition atmosphérique (par exemple, H2O, HDO, OCS, CO, HF, SO2, HCl), un point d'intérêt majeur pour VenSpec-H est l'effet de serre prononcé qui domine le climat de la planète.
En 2023-2024, le département Ingénierie de l’IASB a coordonné le développement technique de l'instrument, en dirigeant un vaste consortium international.
L’élément optique central de VenSpec-H est un réseau à échelle, qui transforme la lumière venant de la planète en un spectre. Pour éviter que le rayonnement thermique de l'instrument lui-même ne perturbe les mesures, le réseau et les optiques qui l'entourent sont refroidis à -45 °C pendant son fonctionnement. A l’avant de ce spectromètre froid, une roue à filtres sélectionne les bandes spectrales qui sont les plus intéressantes pour l'étude. À l'arrière, un détecteur, opérant à environ -135 °C, capture le spectre, qui est ensuite traité par l’ordinateur dans l'instrument avant d'être transmis sur Terre.
VenSpec-H is built around an echelle grating, which converts light from the planet’s nadir direction into a spectrum. To prevent interference from its own thermal radiation, the grating and surrounding optics are cooled to -45 °C during operation. In front of this cold spectrometer, a filter wheel selects the spectral bands of interest. At the rear, a detector, operating at around -135 °C, captures the spectrum, which is processed on board through the instrument’s electronics before transmission to Earth.
Développement et validation du modèle de démonstration de l'instrument
En 2021-2022, un modèle numérique (logiciel) d'éléments finis (FEM) et un modèle mathématique géométrique thermique (TGMM) ont été développés. Ces modèles permettent de simuler le comportement de l'instrument sous différents scénarios. Des partenaires spécialisés ont effectué des analyses pour évaluer la solidité structurelle et thermique de la conception. En 2023-2024, l'équipe d'ingénieurs de l’IASB a fabriqué et assemblé en interne un modèle de démonstration complet de l'instrument. Ce modèle, représentatif sur le plan mécanique et thermique, permet de réaliser des tests en conditions réelles. Les résultats de ces tests sont ensuite comparés aux simulations réalisées avec les modèles FEM et TGMM pour vérifier leur précision.
Pour simuler les charges mécaniques subies lors du lancement, le modèle de démonstration a subi des tests de vibration, ce qui a conduit à plusieurs améliorations de la conception. Un test thermovide est prévu pour le début de 2025.
